基于陶瓷/鈦合金之間的熔化連接和原子互擴(kuò)散,采用離心反應(yīng)熔鑄工藝成功制備出具有連續(xù)梯度特征的TiB₂基陶瓷/Ti-6Al-4V合金層狀復(fù)合材料。該復(fù)合材料分為陶瓷基體、中間過渡區(qū)及金屬基底三層結(jié)構(gòu),且陶瓷/鈦合金層間原位形成以陶瓷相(TiB₂,TiC_1-x)、Ti基合金相的尺寸和體積分?jǐn)?shù)為特征的梯度納米結(jié)構(gòu)（微米?微納米?納米）復(fù)合界面。測(cè)試表明該復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性分別達(dá)到335MPa±35MPa、862MPa±45MPa和45MPa×m^1/2±15MPa×m^1/2。陶瓷/鈦合金層間剪切斷裂誘發(fā)TiB₂、TiB棒晶的自增韌機(jī)制及有限的Ti基合金延性相增韌機(jī)制,使層間剪切測(cè)試與三點(diǎn)彎曲測(cè)試得出的載荷/位移曲線均呈現(xiàn)出近乎線性上升趨勢(shì)。對(duì)TiB₂基陶瓷、陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料進(jìn)行14.5軍用制式穿甲彈DOP靶試,得出兩種材料的平均防護(hù)系數(shù)分別為3.05和7.30。陶瓷/鈦合金層間原位生成的梯度納米結(jié)構(gòu)復(fù)合界面不僅改... 

【文章來源】：現(xiàn)代技術(shù)陶瓷. 2016,37(06)

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【部分圖文】：

六邊形陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料樣品Figure1HexagonalproductsoflaminatedcompositeofceramicandTi-basedalloy

透射電子顯微鏡(TEM)分析了復(fù)合材料界面相結(jié)構(gòu)和形態(tài)，采用TecnaiF30型透射電子顯微鏡高分辨系統(tǒng)觀察了復(fù)合材料層間異相界面。根據(jù)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)(GJB5119-2002)，采用14.5mm軍用制式穿甲燃燒彈以990±8m/s的著彈速對(duì)TiB2基陶瓷、TiB2基陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料分別進(jìn)行了DOP(DepthofPenetration)靶試，DOP靶體結(jié)構(gòu)如圖2所示。根據(jù)DOP靶試結(jié)果，根據(jù)以下公式計(jì)算出了兩種材料的防護(hù)系數(shù)N：圖1六邊形陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料樣品Figure1HexagonalproductsoflaminatedcompositeofceramicandTi-basedalloy圖2DOP靶體結(jié)構(gòu)示意圖Figure2SketchoftargetstructureforDOPtest

tPPPPN(2)式中，P0為14.5mm穿甲燃燒彈對(duì)603裝甲鋼的侵徹深度(約為41mm)；Pr為穿甲彈對(duì)603裝甲鋼后效板的侵徹深度，由于在靶試中靶體背板厚度較大，使得彈體未能擊穿背板，故該值不予考慮；PC與PB分別為高強(qiáng)鋼(30CrMnSiNi2A)面板與背板的侵徹深度(mm)；μ=PQ/P0=0.74為高強(qiáng)鋼面板、背板相對(duì)于603裝甲鋼的穿深換算系數(shù)(其中PQ為14.5mm穿甲燃燒彈對(duì)高強(qiáng)鋼的侵徹深度，約為30.4mm)；t為穿甲彈對(duì)靶體材料的侵徹深度(mm)；ρm為603裝甲鋼密度(7.85g/cm3)；ρc為靶板材料密度。圖3實(shí)驗(yàn)制備出的陶瓷基體粉末XRD分析Figure3XRDpatternofthepreparedceramicmatrixpowder表2實(shí)驗(yàn)制備出的TiB2基陶瓷性能Table2PropertiesofthepreparedTiB2-basedceramicElasticmodulusE/GPaDensityρ/g·cm-3Vicker'shardnessHV/GPaFracturetoughnessKIc/MPa·m0.5Bendingstrengthσf/MPaAcousticimpedanceρC/1010kg·m-2·s-14754.3821.512.57585.042結(jié)果與討論2.1陶瓷/鈦合金層狀復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)與梯度演化XRD和FESEM分析表明，TiB2基陶瓷由TiB2基體相的微米或亞微米片晶、第二相的TiC無規(guī)則晶及少量的Ni基合金晶間相構(gòu)成，如圖3和圖4所示。TiB2基陶瓷的彈性模量E、密度ρ、維氏硬度HV、斷裂韌性KIC、彎曲強(qiáng)度σf及聲阻抗ρC測(cè)試結(jié)果列于如表2。對(duì)TiB2基陶瓷中的裂紋擴(kuò)展路徑以及三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度試樣的斷口形貌進(jìn)行了FESEM觀察，發(fā)現(xiàn)正是小尺寸TiB2片晶在斷裂過程中誘發(fā)的裂紋釘扎、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋接及片晶拔出的增韌機(jī)制(圖5、圖6)，才使得該陶瓷具有高的斷裂韌性與彎曲強(qiáng)度。圖4TiB2-TiC-N

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]多層陶瓷復(fù)合輕裝甲結(jié)構(gòu)的抗彈性分析[J]. 杜忠華,趙國志,歐陽春,李文彬.  南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2002(02)



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